JP6820272B2 - Turbine blade trailing edge with low flow frame channel - Google Patents
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Description
本発明は、タービンエンジンの翼において使用するための冷却システムに関し、より詳細には、後縁冷却回路および後縁冷却回路を形成するために使用されるコアに関する。 The present invention relates to a cooling system for use in the blades of a turbine engine, and more particularly to a trailing edge cooling circuit and a core used to form a trailing edge cooling circuit.
ガスタービンエンジンでは、圧縮機セクションから排出された圧縮空気が燃料と混合され、燃焼セクションにおいて燃焼し、高温燃焼ガスを含む燃焼生成物を生成する。燃焼ガスは、タービンセクション内の高温ガス通路を通って送られる。タービンセクションは一連のタービン段を有する。一連のタービン段は、典型的に、固定ベーンと、回転するタービンブレードとの、対を成した複数の列を含む。タービンブレードは、燃焼ガスからエネルギを取り出し、圧縮機に動力を与えかつ出力を提供するためにタービンロータの回転を提供する。 In a gas turbine engine, the compressed air discharged from the compressor section is mixed with the fuel and burned in the combustion section to produce combustion products containing high temperature combustion gas. Combustion gas is sent through hot gas passages in the turbine section. The turbine section has a series of turbine stages. A series of turbine stages typically includes multiple rows of fixed vanes and rotating turbine blades. Turbine blades extract energy from the combustion gas and provide rotation of the turbine rotor to power and provide power to the compressor.
ベーンおよびブレードの翼は、典型的には、高い作動温度に曝され、したがって、翼から熱を取り除き、ベーンおよびブレード構成部材の寿命を引き延ばすために、冷却回路を備えている。圧縮機セクションから排出された圧縮空気の一部が、これらの冷却回路へ逸らされてもよい。1つまたは複数の冷却回路を備える翼の製造は、典型的に、セラミックコアの使用を必要とし、このセラミックコアは、十分な構造的安定性を提供し、鋳造中のセラミックコアのアンジップを防止するために、半径方向内側および外側の部分に枠状のチャネル(framing channel)を有している。 Vane and blade blades are typically exposed to high operating temperatures and are therefore equipped with cooling circuits to remove heat from the blades and extend the life of the vanes and blade components. Some of the compressed air discharged from the compressor section may be diverted to these cooling circuits. Manufacture of blades with one or more cooling circuits typically requires the use of a ceramic core, which provides sufficient structural stability and prevents unzipping of the ceramic core during casting. In order to do so, it has a frame-shaped channel (framing channel) in the inner and outer parts in the radial direction.
本発明の1つの態様によれば、ガスタービンエンジン翼を鋳造するためのコア構造が提供される。コア構造は、ガスタービンエンジン翼の後縁を成形するための後縁セクションを有し、後縁セクションの少なくとも一部は、複数の半径方向に延びるチャネル要素および軸方向に延びる通路要素によって画成された複数のリブ形成開口と、後縁セクションの半径方向外側縁部に隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネル要素(low flow framing channel element)とを有する。リブ形成開口は、半径方向に整列した縦列で配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列のリブ形成開口は、軸方向に整列した横列を形成している。半径方向外側の低流量枠状チャネル要素は、半径方向外縁から半径方向内方へ延びる複数の切欠を有する。第1の軸方向で整列した外側の横列を有するリブ形成開口は、半径方向に延在しており、これにより、切欠の遠位部分は、第1の軸方向で整列した外側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合っており、翼の前縁と後縁との間に軸方向が規定されている。切欠は、第2の軸方向で整列した外側の横列のリブ形成開口と半径方向で整列している。第1および/または第2の軸方向に延びる通路要素の半径方向高さは、コア構造内の他の軸方向に延びる通路要素の主要な半径方向高さよりも大きい。 According to one aspect of the invention, a core structure for casting gas turbine engine blades is provided. The core structure has a trailing edge section for forming the trailing edge of the gas turbine engine blade, at least part of the trailing edge section defined by a plurality of radial channel elements and axially extending passage elements. It has a plurality of ribbed openings and a low flow framing channel element located adjacent to the radial outer edge of the trailing edge section. The rib-forming openings are arranged in columns aligned in the radial direction, and every other radial rib-forming opening forms a row aligned in the axial direction. The radial outer low flow framed channel element has a plurality of notches extending radially inward from the radial outer edge. Ribbing openings with outer rows aligned in the first axial direction extend radially so that the distal portion of the notch has outer rows aligned in the first axial direction. It overlaps the rib forming opening in the axial direction, and the axial direction is defined between the front edge and the trailing edge of the wing. The notch is radially aligned with the outer row of ribbed openings aligned in the second axial direction. The radial height of the first and / or second axially extending passage elements is greater than the major radial heights of the other axially extending passage elements in the core structure.
コア構造の幾つかの態様では、第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口は、第2の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口が、第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在していてもよい。別の態様では、第1の軸方向に延びる通路要素の半径方向高さH1は、第2の軸方向に延びる通路要素の半径方向高さH2以上であってもよく、H2は、主要な半径方向高さH以上であってもよい。付加的な態様では、切欠の間の半径方向外縁の少なくとも一部は、実質的に平坦な領域を有していてもよい。 In some aspects of the core structure, a ribbing opening with an outer row aligned in the third axial direction is a ribbing opening having an outer row aligned in the second axial direction. It may extend radially so as to axially overlap the ribbed openings having outer rows aligned with. In another embodiment, the radial height H 1 of the passage element which extends in a first axial direction may also be radial height H 2 or more passageways elements extending in a second axial, H 2 is It may be greater than or equal to the major radial height H. In an additional aspect, at least a portion of the radial outer edge between the notches may have a substantially flat region.
コア構造の別の態様では、後縁セクションは、後縁セクションの半径方向内縁に隣接して配置された半径方向内側の低流量枠状チャネル要素をさらに有していてもよい。半径方向内側の低流量枠状チャネル要素は、半径方向内縁から半径方向外方へ延びる複数の切欠を有していてもよい。リブ形成開口の第1の軸方向に整列した内側の横列は、切欠の遠位部分が、第1の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在していてもよい。半径方向内側の低流量枠状チャネル(low flow framing channel)の切欠は、リブ形成開口の第2の軸方向に整列した内側の横列のリブ形成開口と半径方向で整列していてもよい。特定の態様では、切欠の間の半径方向内縁の少なくとも一部は、実質的に平坦な領域を有していてもよい。 In another aspect of the core structure, the trailing edge section may further have a radial inner low flow frame-like channel element located adjacent to the radial inner edge of the trailing edge section. The low flow rate frame-shaped channel element on the inner side in the radial direction may have a plurality of notches extending from the inner edge in the radial direction to the outer side in the radial direction. The inner row of ribbed openings aligned in the first axial direction is radial so that the distal portion of the notch overlaps the ribbed opening with the inner row aligned in the first axial direction in the axial direction. It may be extended to. The notches in the radial inner low flow framing channel may be radially aligned with the inner row of ribbed openings aligned in the second axial direction of the ribbed openings. In certain embodiments, at least a portion of the radial inner edge between the notches may have a substantially flat region.
本発明の別の態様によれば、ガスタービンエンジン翼に冷却構成を形成するためのコア構造が提供される。ガスタービンエンジン翼は、前縁と、後縁と、正圧面と、負圧面と、半径方向外側先端部と、半径方向内側端部とを形成する外壁を有する。コア構造は、ガスタービンエンジン翼の後縁を成形する後縁セクションを有する。後縁セクションは、複数の半径方向に延びるチャネル要素および軸方向に延びる通路要素によって画成された複数のリブ形成開口と、後縁セクションの半径方向外縁に隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネル要素と、後縁セクションの半径方向内縁に隣接して配置された半径方向内側の低流量枠状チャネル要素と、を有する。リブ形成開口は、半径方向に整列した縦列で配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列のリブ形成開口は、軸方向に整列した横列を形成している。 According to another aspect of the invention, a core structure for forming a cooling configuration on a gas turbine engine blade is provided. The gas turbine engine blade has an outer wall that forms a front edge, a trailing edge, a positive pressure surface, a negative pressure surface, a radial outer tip, and a radial inner end. The core structure has a trailing edge section that forms the trailing edge of the gas turbine engine blade. The trailing edge section has multiple ribbed openings defined by multiple radially extending channel elements and axially extending passage elements, and a radial outer side arranged adjacent to the radial outer edge of the trailing edge section. It has a low flow frame-shaped channel element and a radial inner low flow frame-shaped channel element arranged adjacent to the radial inner edge of the trailing edge section. The rib-forming openings are arranged in columns aligned in the radial direction, and every other radial rib-forming opening forms a row aligned in the axial direction.
半径方向外側の低流量枠状チャネル要素は、半径方向外縁から半径方向内方へ延びる複数の切欠を有する。第1の軸方向で整列した外側の横列を有するリブ形成開口は、半径方向に延在しており、これにより、切欠の遠位部分は、第1の軸方向で整列した外側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合っており、翼の前縁と後縁との間に軸方向が規定されている。第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口は、第2の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口が、第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。切欠は、第2の軸方向で整列した外側の横列のリブ形成開口と半径方向で整列している。第1の軸方向に延びる通路要素および第2の軸方向に延びる通路要素のうちの少なくとも一方の半径方向高さは、コア構造内の軸方向に延びる通路要素の主要な半径方向高さよりも大きい。 The radial outer low flow framed channel element has a plurality of notches extending radially inward from the radial outer edge. Ribbing openings with outer rows aligned in the first axial direction extend radially so that the distal portion of the notch has outer rows aligned in the first axial direction. It overlaps the rib forming opening in the axial direction, and the axial direction is defined between the front edge and the trailing edge of the wing. A rib forming opening having an outer row aligned in the third axial direction is a rib having a rib forming opening having an outer row aligned in the second axial direction and having an outer row aligned in the third axial direction. It extends in the radial direction so as to overlap the forming opening in the axial direction. The notch is radially aligned with the outer row of ribbed openings aligned in the second axial direction. The radial height of at least one of the first axially extending passage element and the second axially extending passage element is greater than the major radial height of the axially extending passage element in the core structure. ..
半径方向内側の低流量枠状チャネル要素は、半径方向内縁から半径方向外方へ延びる複数の切欠を有する。第1の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口は、半径方向に延在しており、これにより、切欠の遠位部分は、第1の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合っている。第3の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ形成開口は、第2の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ形成開口が、第3の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ形成開口と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。半径方向内側の低流量枠状チャネル要素の切欠は、第2の軸方向に整列した内側の横列のリブ形成開口と半径方向で整列している。 The radial inner low flow framed channel element has a plurality of notches extending radially outward from the radial inner edge. Ribbing openings with inner rows aligned in the first axial direction extend radially so that the distal portion of the notch has inner rows aligned in the first axial direction. It overlaps the rib forming opening in the axial direction. A rib forming opening having an inner row aligned in the third axial direction is a rib having a rib forming opening having an inner row aligned in the second axial direction and having an inner row aligned in the third axial direction. It extends in the radial direction so as to overlap the forming opening in the axial direction. The notch of the low flow frame-shaped channel element on the inner side in the radial direction is radially aligned with the ribbed opening in the inner row aligned in the second axial direction.
コア構造の特定の態様では、切欠の間の半径方向外縁および半径方向内縁のそれぞれの一部は、実質的に平坦な領域を有する。別の特定の態様では、第1の軸方向に延びる通路要素の半径方向高さH1は、第2の軸方向に延びる通路要素の半径方向高さH2以上であり、H2は、主要な半径方向高さH以上である。 In certain aspects of the core structure, each portion of the radial outer edge and the radial inner edge between the notches has a substantially flat region. In another particular aspect, the radial height H 1 of the passage element extending in the first axial direction is greater than or equal to the radial height H 2 of the passage element extending in the second axial direction, where H 2 is the major. Radial height H or more.
本発明の別の態様によれば、ガスタービンエンジン内の翼が提供される。翼は、前縁と、後縁と、正圧面と、負圧面と、半径方向内側端部と、先端部キャップを有する半径方向外側先端部とを形成する外壁を有する。前縁と後縁との間に軸方向が規定されている。翼は、後縁に隣接して外壁の一部に形成された、外壁を冷却するための冷却流体を受け取る後縁冷却回路をさらに有する。後縁冷却回路は、複数のリブ構造によって画成された複数の軸方向に延びる通路および複数の半径方向に延びるチャネルと、先端部キャップに隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネルとを有する。リブ構造は、冷却流体の流れ軸線に対して実質的に横方向の、半径方向に整列した縦列に配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列のリブ構造は、軸方向に整列した横列を形成している。半径方向外側の低流量枠状チャネルは、先端部キャップから半径方向内方へ延びる複数の突出部を有する。第1の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ構造は、突出部の遠位部分が、第1の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ構造と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。突出部は、第2の軸方向に整列した横列のリブ構造と半径方向で整列しており、突出部は、冷却流体の流れ軸線に対して実質的に横方向である。 According to another aspect of the invention, blades in a gas turbine engine are provided. The wing has an outer wall that forms a front edge, a trailing edge, a positive pressure surface, a negative pressure surface, a radial inner end, and a radial outer tip with a tip cap. The axial direction is defined between the front edge and the trailing edge. The wing further has a trailing edge cooling circuit formed on a part of the outer wall adjacent to the trailing edge to receive cooling fluid for cooling the outer wall. The trailing edge cooling circuit has a plurality of axial passages defined by a plurality of rib structures, a plurality of radial channels, and a low flow rate frame on the outer radial side arranged adjacent to the tip cap. Has a channel. The rib structures are arranged in radial columns that are substantially lateral to the flow axis of the cooling fluid, and every other radial column rib structure is axially aligned. Forming a row. The low flow rate frame-shaped channel on the outer side in the radial direction has a plurality of protrusions extending inward in the radial direction from the tip cap. The rib structure having the outer rows aligned in the first axial direction is radial so that the distal portion of the protrusion is axially overlapped with the rib structure having the outer rows aligned in the first axial direction. It is extended to. The protrusions are radially aligned with the row rib structure aligned in the second axial direction, and the protrusions are substantially lateral to the flow axis of the cooling fluid.
翼の1つの態様では、第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ構造は、第2の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ構造が、第3の軸方向に整列した外側の横列を有するリブ構造と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。別の態様では、第1および/または第2の軸方向に延びる通路の半径方向高さは、後縁冷却回路内の軸方向に延びる通路の主要な半径方向高さよりも大きい。幾つかの態様では、複数のリブ構造および複数の突出部は、冷却流体が複数の実質的に90度の転回を行うことを必要とする半径方向外側の低流量枠状チャネルを通って軸方向に流路を規定している。 In one aspect of the wing, a rib structure having an outer row aligned in a third axial direction is such that a rib structure having an outer row aligned in a second axial direction is an outer rib structure aligned in a third axial direction. It extends in the radial direction so as to overlap in the axial direction with the rib structure having the rows of. In another aspect, the radial height of the first and / or second axially extending passage is greater than the major radial height of the axially extending passage in the trailing edge cooling circuit. In some embodiments, the rib structure and protrusions are axial through a radial outer low flow frame-like channel that requires the cooling fluid to make multiple substantially 90 degree turns. The flow path is specified in.
翼の別の態様では、後縁冷却回路は、半径方向内側端部に隣接して配置された、半径方向内縁から半径方向外方へ延びる複数の突出部を有する、半径方向内側の低流量枠状チャネルをさらに有する。第1の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造は、突出部の遠位部分が、第1の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。第3の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造は、第2の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造が、第3の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在している。半径方向内側の低流量枠状チャネルの突出部は、第2の軸方向に整列した内側の横列を有するリブ構造と半径方向で整列しており、冷却流体の流れ軸線に対して実質的に横方向である。特定の態様では、複数のリブ構造および複数の突出部は、冷却流体が複数の実質的に90度の転回を行うことを必要とする半径方向内側の低流量枠状チャネルを通って軸方向に流路を規定している。 In another aspect of the wing, the trailing edge cooling circuit is an radially inner low flow frame with multiple protrusions extending radially outward from the radial inner edge, located adjacent to the radial inner edge. It also has a radial channel. The rib structure with the inner rows aligned in the first axial direction is radial so that the distal portion of the protrusion is axially overlapped with the rib structure with the inner rows aligned in the first axial direction. It is extended to. A rib structure having an inner row aligned in the third axial direction is a rib structure having an inner row aligned in the second axial direction and a rib structure having an inner row aligned in the third axial direction. It extends in the radial direction so that it overlaps in the axial direction. The protrusions of the low flow frame-shaped channel on the inner side in the radial direction are radially aligned with the rib structure having the inner row aligned in the second axial direction, and are substantially lateral to the flow axis of the cooling fluid. The direction. In certain embodiments, the rib structure and protrusions are axially through a low radial inner low flow frame-like channel that requires the cooling fluid to make multiple substantially 90 degree turns. It defines the flow path.
明細書は、本発明を特に指摘しかつ本発明を明瞭に請求する請求項によって終了するが、本発明は、同じ参照符号が同じ要素を表している添付の図面に関連した以下の説明からよりよく理解されると考えられる。 The specification concludes with a claim that specifically points out the invention and explicitly claims the invention, but the invention is based on the following description relating to the accompanying drawings in which the same reference numerals represent the same elements. It is considered to be well understood.
好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面が参照され、図面には、限定としてではなく、例として、発明が実施されてよい特定の好適な実施の形態が示されている。本発明の思想および範囲から逸脱することなく、その他の実施の形態が使用されてもよく、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。 In the following detailed description of preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings forming a portion thereof, the drawings of particular preferred embodiments in which the invention may be practiced, but not by limitation. The morphology is shown. It should be understood that other embodiments may be used and modifications may be made without departing from the ideas and scope of the invention.
本発明は、ガスタービンエンジン(図示せず)のタービンセクション内に配置された翼のための構成を提供する。ここで図1を参照すると、本発明の1つの態様に従って構成された典型的な翼アセンブリ10が示されている。翼アセンブリ10は、翼11と、プラットフォーム17と、根元部18とを有する。根元部18は、従来のように翼アセンブリ10をタービンセクション(図示せず)のシャフトおよびディスクアセンブリに固定し、翼アセンブリ10をタービンセクションのガス流路において支持するために、使用される。本明細書では、ガスタービンエンジン内のブレードアセンブリの構成部材を特に引用して本発明の態様を説明しているが、当業者は、本明細書に開示された概念を固定ベーンアセンブリの形成においても使用することができることを理解するであろう。
The present invention provides configurations for blades located within the turbine section of a gas turbine engine (not shown). Here, with reference to FIG. 1, a
図1に示された翼11は、前縁12と、後縁13と、負圧面20と、負圧面20とは反対側の正圧面(符号なし)と、プラットフォーム17に隣接した半径方向内側端部15と、半径方向外側先端部22とを形成する外壁を有する。全体を通じて使用されるように、別段の定めがない限り、「半径方向」、「半径方向内側」、「半径方向外側」およびそれらの派生語は、図1に矢印Rによって表された半径方向に関して用いられており、この半径方向は、翼11の長手方向軸線に対して平行である。「軸方向」、「上流」、「下流」およびそれらの派生語は、タービンセクション内の高温ガス通路を通る燃焼ガスの流れに関して用いられており、「軸方向」は翼11の前縁および後縁12,13の間に規定されている。翼11は、半径方向内側端部15から半径方向外側先端部22へ半径方向Rに延びている。
The
図1では、翼11の負圧面20の一部は、後縁13の内部構造の一部13aを示すために、半径方向内側端部15と半径方向外側先端部22とにおいて切り取られている。この一部13aは、半径方向外側および半径方向内側の後縁冷却回路14,16などの1つまたは複数の後縁冷却回路を有していてもよく、各後縁冷却回路14,16はそれぞれ、後縁13に隣接した翼11の外壁の部分内に配置されたキャビティ内に形成されている。図1の半径方向外側および半径方向内側の後縁冷却回路14,16(ここでは半径方向外側および半径方向内側の冷却回路14,16とも称される)の拡大した部分が、図2Aおよび図2Bに詳細に示されている。半径方向内側の冷却回路16の構造は、半径方向外側の冷却回路14の構造と実質的に同じであり、半径方向内側の冷却回路16は略半径方向外側の冷却回路14の反転であってもよいことから、本発明の幾つかの態様は、半径方向外側の冷却回路14のみに関して詳細に説明される。
In FIG. 1, a part of the
図1、図2Aおよび図2Bを参照すると、半径方向外側の冷却回路14の半径方向外縁は、半径方向外側先端部22に隣接しており、この半径方向外側先端部22によって形成されていてもよい。半径方向外側先端部22は先端部キャップ24をさらに含む。半径方向内側の冷却回路16は、翼11の半径方向内側の端部15に隣接しており、半径方向内側の冷却回路16の半径方向内縁は、例えば、図2Bに示すようにプラットフォーム17によってまたは根元部18(図示せず)によって形成されていてもよい。半径方向外側および半径方向内側の冷却回路14,16はそれぞれ、複数のリブ構造26,26’によって画成された、複数の軸方向に延びる通路28,28’と、複数の半径方向に延びるチャネル30,30’とを有する。リブ構造26,26’は、あらゆる適切な幾何形状を有していてもよく、図2Aおよび図2Bに示すように、リブ構造26,26’は略矩形の構造を有していてもよい。リブ構造26,26’は、ここではリブとも称される複数の実質的に半径方向に整列した縦列36,36’に配列されており、1つおきの半径方向に整列したリブ構造26,26’は、軸方向に整列した横列38,38’を形成している。
With reference to FIGS. 1, 2A and 2B, the radial outer edge of the radial outer cooling circuit 14 is adjacent to the radial
冷却流体CFは、図2Aおよび図2Bにおいて、軸方向に延びる通路28,28’を介して左側もしくは上流側において半径方向外側および内側の冷却回路14,16に進入する矢印によって、示されている。冷却流体CFは、例えば、冷却流体CFのすぐ上流の翼弦中央冷却回路(図示せず)から受け取られてもよく、翼弦中央冷却回路には、従来、根元部18(図1参照)から圧縮空気が供給されてもよい。リブ構造26,26’は、互いに対しておよび隣接する上流および下流の軸方向に延びる通路28,28’に対して、半径方向にずらされている。第1の軸方向で整列した横列38a(図2Bでは符号が付されていない)を形成するリブ構造26,26’を除き、各リブ構造26,26’の一部は、軸方向で、隣接する半径方向で整列した縦列36,36’におけるリブ構造26,26’の一部と重なり合っている。例えば、各リブ構造26,26’の遠位部分44,44’は、軸方向で、各リブ構造26,26’の近位部分42,42’と重なり合っている。遠位部分44,44’は、半径方向外側および内側の冷却回路14,16それぞれの半径方向外側および内側の縁部から最も遠い各リブ構造26,26’の部分として規定される。近位部分42,42’は、半径方向外側および内側の縁部に最も近い各リブ構造26,26’の部分として規定される。
The cooling fluid C F is indicated in FIGS. 2A and 2B by arrows entering the radial outer and
加えて、リブ構造26,26’は、軸方向に延びる通路28,28’から出る冷却流体CFの流れ軸線FAに対して実質的に横方向であってもよく、これにより、冷却流体CFは、軸方向に延びる各通路28,28’のすぐ下流のリブ構造26,26’の半径方向に整列した縦列36,36’におけるリブ構造26,26’に衝突する。例えば、図2Aおよび図2Bに示すように、流れ軸線FAに対して平行な軸方向に延びる線は、リブ構造26,26’の1つおきの列の近位部分42,42’および遠位部分44,44’と交差している。リブ構造26,26’に衝突した後、冷却流体CFは、次いで、横方向に流れるように強制され、すなわち、冷却流体CFは、半径方向に延びるチャネル30,30’内で実質的に90°の転回を行うことを強制され、その後、再び方向転換して横方向に流れ、下流の軸方向に延びる通路28,28’に進入する。つまり、リブ構造26,26’は、曲がりくねった流路を形成しており、これにより、冷却流体CFは、半径方向外側および内側の冷却回路14,16の半径方向に延びるチャネル30,30’および軸方向に延びる通路28,28’を通って、翼11(図1参照)の後縁13に向かって、交互に横方向に流れ続ける。
In addition, the
引き続き図2Aおよび図2Bを参照すると、半径方向外側の冷却回路14は、先端部キャップ24に隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネル34を有しており、半径方向内側の冷却回路16は、プラットフォーム17によって形成された半径方向内縁に隣接して配置された半径方向内側の低流量枠状チャネル35を有する。半径方向外側および半径方向内側の低流量枠状チャネル34,35はそれぞれ、複数の突出部40,40’を有しており、半径方向外側の低流量枠状チャネル34の突出部40は、先端部キャップ24の半径方向内面から半径方向内方へ延びており、半径方向内側の低流量枠状チャネル35の突出部40’は、プラットフォーム17の半径方向内面から半径方向外方へ延びている。突出部40の間に配置されかつ半径方向外側の低流量枠状チャネル34の半径方向外縁を形成する先端部キャップ24の少なくとも一部は、実質的に平坦な領域46を有していてもよい。突出部40’の間に配置されかつ半径方向内側の低流量枠状チャネル35の半径方向内縁を形成するプラットフォーム17の少なくとも一部は、実質的に平坦な領域46’を有していてもよい。
Continuing with reference to FIGS. 2A and 2B, the radial outer cooling circuit 14 has a radial outer low flow frame-
図2Aに示された半径方向外側の冷却回路14を特に参照すると、第1の軸方向で整列した外側の横列38aを有するリブ構造26は、半径方向に延在していてもよく、これにより、突出部40の遠位部分44aは、軸方向で、第1の軸方向で整列した外側の横列38aを有するリブ構造26の近位部分42と重なり合っている。突出部40は、第2の軸方向で整列した外側の横列38bを有するリブ構造26と実質的に半径方向で整列している。第3の軸方向で整列した外側の横列38cを有するリブ構造26もまた半径方向で延在していてもよく、これにより、第2の軸方向で整列した外側の横列38bを有するリブ構造26の遠位部分44は、軸方向で、第3の軸方向で整列した外側の横列38cを有するリブ構造26の近位部分42と重なり合っている。
With particular reference to the radial outer cooling circuit 14 shown in FIG. 2A, the
半径方向内側の低流量枠状チャネル35の幾つかの対応するエレメントは図2Bにおいて符号が付されていないが、当業者は、本明細書に説明された発明の特徴が半径方向内側の低流量枠状チャネル35の構造に等しく適用されてもよいことを理解するであろう。例えば、第1の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ構造26’は、半径方向に延在しており、これにより、突出部40’の遠位部分44a’は、軸方向で、第1の軸方向に整列した内側の横列のリブ構造26’の近位部分42’と重なり合っている。半径方向外側の低流量枠状チャネル34の構造と同様に、半径方向内側の低流量枠状チャネル35の突出部40’は、第2の軸方向で整列した内側の横列のリブ構造26’と半径方向で整列している。第3の軸方向で整列した内側の横列のリブ構造26’は半径方向で延在していてもよく、これにより、第3の軸方向で整列した内側の横列のリブ構造26’の近位部分42’は、軸方向で、第2の軸方向で整列した内側の横列のリブ構造26’の遠位部分44’と重なり合っている。
Radial Inner Low Flow Some of the corresponding elements of the framed
図2Aおよび図2Bに示すように、半径方向外側および内側の冷却回路14,16の突出部40,40’は、軸方向に延びる通路28,28’から出て、半径方向外側および半径方向内側の低流量枠状チャネル34,35を通過する冷却流体CFの流れ軸線FAに対して実質的に横方向である。すなわち、流れ軸線FAに対して平行な軸方向に延びる線は、突出部40,40’の遠位部分44a,44a’と、第1の軸方向で整列した横列38a(図2Bには符号が付されていない)を有するリブ構造26の近位部分42,42’とに交差している。複数のリブ構造26,26’および複数の突出部40,40’は、これにより、半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35を通って軸方向で流路を画成しており、この流路は、冷却流体CFが半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35を通って翼11の後縁13(図1参照)に向かって流れる時に冷却流体CFが複数回の実質的に90度の転回を行うことを必要とする。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
例えば、図2Aにおける半径方向外側の冷却回路14を参照して示したように、矢印によって示された冷却流体CFは、先端部キャップ24の平坦な領域46と第1の軸方向で整列した外側の横列38aのリブ構造26との間に画成された第1の軸方向に延びる通路48aを有する半径方向外側の低流量枠状チャネル34の部分に進入し、複数の突出部40のうちの1つに衝突する。軸方向に延びる通路28および半径方向に延びる通路30を通る冷却流体CFの流れと同様に、冷却流体CFは、次いで、隣接する半径方向に延びるチャネル30内で、横方向に流れる、すなわち実質的に90度の転回を行うことを強制され、その後、横方向に流れるように再び方向転換し、例えば、突出部40と、第2の軸方向に整列した外側の横列38bのリブ構造26との間に画成された第1の軸方向に延びる通路48bに進入する。冷却流体CFは、次いで、翼11の後縁13(図1参照)に向かって交互に横方向に、半径方向外側の低流量枠状チャネル34を通って流れ続ける。
For example, as shown with reference to the radial outer cooling circuit 14 in FIG. 2A, the cooling fluid C F indicated by the arrows was aligned with the
図2Aおよび図2Bに示すように、半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35における突出部40,40’のそれぞれの遠位部分44a,44a’が完全に丸められてもよい。加えて、半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35の第1および第2の外側および内側の軸方向に整列した横列38a,38bを有するリブ構造26,26’のそれぞれの近位部分42,42’が完全に丸められてもよい。丸められた縁部は、き裂の開始を防止する。さもないと、図2Aおよび図2Bに示すように、その他の矩形のリブ構造26,26’のより鋭い角において、き裂の開始が生じ得る。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the respective distal portions 44a, 44a'of the
本発明は、さらに、本明細書で説明され、例えば図1、図2Aおよび図2Bに示された、翼アセンブリ10の少なくとも一部を鋳造および形成するための、本明細書においてコア構造とも称される、コアを含む。図1を参照すると、コア構造は、例えば、前縁12と、後縁13と、負圧面20と、負圧面とは反対側の正圧面(符号なし)と、半径方向外側先端部22と、半径方向内側端部15とを形成する外壁を有するガスタービンエンジン翼11を鋳造するために使用されてもよい。コア構造は、例えば、セラミックコアを含んでもよい。コア構造は、翼アセンブリ10内に冷却構成の少なくとも一部を鋳造および形成するために使用されてもよい。本発明の1つの態様によれば、コア構造は、後縁13に隣接した翼11の内部構造の部分13aを成形するために使用されてもよい。この部分13aは、本明細書では、後縁セクションと呼ばれることがあり、図1、図2Aおよび図2Bに示すように、半径方向外側および半径方向内側の冷却回路14,16のうちの一方または両方を含んでもよい。
The present invention is further described herein and is also referred to herein as a core structure for casting and forming at least a portion of the
図3に示されたコア構造の部分は、本明細書に説明された半径方向外側の後縁冷却回路14を成形するために使用されてもよく、図2Aに示された半径方向外側の冷却回路14の部分と同様の図を含む。半径方向内側の冷却回路16を成形するためのコア構造は、半径方向外側の冷却回路14を成形するためのコア構造と実質的に同じであるので、本発明の幾つかの態様は、半径方向外側の冷却回路14および半径方向外側の冷却回路14を成形するために使用されるコア構造に関してのみ詳細に説明される。図1および図2Aに示された翼11および半径方向外側の冷却回路14内の対応する構造を備える図3におけるコア構造のエレメントは、頭に1を加えた対応する符号によって示されている。
The portion of the core structure shown in FIG. 3 may be used to form the radial outer trailing edge cooling circuit 14 described herein and is shown in FIG. 2A for radial outer cooling. Includes a diagram similar to the portion of circuit 14. Since the core structure for forming the radial
図3に示すように、コア構造は、半径方向外側の冷却回路セクション114を有する。半径方向外側の冷却回路セクション114は、複数の半径方向に延びるチャネル要素130および軸方向に延びる通路要素128によって画成された複数のリブ形成開口126を有していてもよい。リブ形成開口126は、あらゆる適切な幾何形状を有していてもよく、図示の実施の形態では、リブ形成開口126は、略矩形である。リブ形成開口126は、実質的に半径方向で整列した縦列136に配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列136のリブ形成開口126は、軸方向に整列した横列138を形成している。第1の軸方向に整列した横列138aを有するリブ形成開口126を除き、リブ形成開口126は、互いに対してならびに隣接する上流および下流の軸方向に延びる通路要素128に対して半径方向にずれており、これにより、半径方向外縁124に最も近い各リブ形成開口126の部分として規定された、各リブ形成開口126の近位部分142は、軸方向で、隣接する半径方向に整列した縦列136におけるリブ形成開口126の遠位部分144と重なり合っている。各リブ形成開口126の遠位部分は、半径方向外縁124から最も遠い部分として規定される。
As shown in FIG. 3, the core structure has radial outer
半径方向外側の冷却回路セクション114は、先端部キャップ24(図2A参照)に対応してもよい半径方向外縁124に隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネル要素134をさらに有する。図3に示すように、半径方向外側の枠状チャネル要素134は、半径方向外縁124から半径方向内方へ延びる複数の切欠140を有する。切欠140の間の半径方向外縁124の少なくとも一部は、実質的に平坦な領域146を有する。第1の軸方向で整列した外側の横列138aを有するリブ形成開口126は、半径方向に延在していてもよく、これにより、切欠140の遠位部分144aは、軸方向で、第1の軸方向で整列した外側の横列138aのリブ形成開口126の近位部分142と重なり合っている。加えて、切欠140は、第2の軸方向で整列した外側の横列138bのリブ形成開口126と半径方向で整列している。第3の軸方向で整列した外側の横列138cを有するリブ形成開口126もまた半径方向に延在していてもよく、これにより、第2の軸方向で整列した外側の横列138bのリブ形成開口126の遠位部分144は、軸方向で、第3の軸方向で整列した外側の横列138cを有するリブ形成開口126の近位部分142と重なり合っている。
The radial outer
図2Aおよび図2Bにおける半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35に関して前述したように、図3に示すように、半径方向外側の低流量枠状チャネル要素134における切欠140の遠位部分144aが完全に丸められてもよい。加えて、第1および第2の軸方向で整列した外側の横列138a,138bを有するリブ形成開口126の近位部分142が完全に丸められてもよい。本発明の幾つかの態様では、複数の半径方向に延びるチャネル要素130の軸方向幅Wは、半径方向に延びるチャネル要素130の半径方向範囲に沿って実質的に均一であってもよい。
As described above with respect to the radial outer and inner low
本発明の別の態様では、コア構造は、図1および図2Bに示すように、例えば半径方向内側の冷却回路16を規定するために半径方向内側の冷却回路セクション(図示せず)をさらに有していてもよい。半径方向内側の冷却回路セクションは、通常、半径方向外側の冷却回路セクション114の反転であってもよい。特に、半径方向内側の冷却回路セクションは、複数の半径方向に延びるチャネル要素および軸方向に延びる通路要素によって画成された複数のリブ形成開口を有していてもよい。リブ形成開口は、実質的に半径方向に整列した縦列に配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列のリブ形成開口は、軸方向に整列した横列を形成している。リブ形成開口は、互いに対してならびに隣接する上流および下流の軸方向に延びる通路要素に対して半径方向にずれている。各リブ形成開口の近位部分は、軸方向で、隣接する半径方向に整列した縦列におけるリブ形成開口の遠位部分と重なり合っている。
In another aspect of the invention, the core structure further has a radial inner cooling circuit section (not shown), eg, to define a radial
半径方向内側の冷却回路セクションは、例えば翼11のプラットフォーム17または根元部18(図1および図2B参照)の一部を形成するコア構造の半径方向内縁に隣接して配置された半径方向内側の低流量枠状チャネル要素をさらに有していてもよい。半径方向内側の枠状チャネル要素は、半径方向内縁から半径方向外方へ延びる複数の切欠を有していてもよく、切欠の間の半径方向内縁の部分は、実質的に平坦な領域を有する。第1の軸方向で整列した内側の横列のリブ形成開口は、半径方向に延在しており、これにより、切欠の遠位部分は、軸方向で、第1の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口の近位部分と重なり合っている。切欠は、第2の軸方向で整列した内側の横列のリブ形成開口と半径方向で整列している。第3の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口もまた半径方向に延在していてもよく、これにより、第2の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口の遠位部分は、軸方向で、第3の軸方向で整列した内側の横列を有するリブ形成開口の近位部分と重なり合っている。半径方向内側の低流量枠状チャネル要素における対応する構造に、完全な丸めが適用されてもよい。
The radial inner cooling circuit section is located radially inside, for example, adjacent to the radial inner edge of the core structure forming part of the
図1に示されかつ本明細書において説明された翼アセンブリ10および翼11内に冷却構成を鋳造および形成するためのコア構造は、1つまたは複数の付加的なコアセクション(図示せず)をさらに有していてもよく、これらのセクションが、翼11の前縁12、負圧面20および/または正圧面(図示せず)、ならびに後縁13の付加的な部分、半径方向外側先端部22、および/または翼11の半径方向内側端部15および翼アセンブリ10のプラットフォーム17および根元部18の部分を形成する、ということがさらに留意される。コア構造は、翼11に1つまたは複数の従来の内部冷却回路を規定してもよい。例えば、コア構造は、図3に翼弦中央セクション154として部分的に示された翼弦中央冷却回路を規定するためのセクションを有していてもよく、このセクションは、翼11にリブ構造(図示せず)を形成するリブ形成構造126の第1の半径方向に整列した縦列136aを備え、この縦列は、半径方向外側の冷却回路14への入口を規定する。加えて、コア構造は、さらに、操作中に翼アセンブリ10および翼11を通って流れる冷却流体CFによって行われる冷却を高めるために、翼11内に対応する冷却特徴(図示せず)を形成する、乱流特徴部、例えば、トリップストリップ156、バンプ、ディンプルなどの1つまたは複数の冷却強化構造を規定してもよい。
The core structure for casting and forming cooling configurations within the
本発明による低流量枠状チャネル34,35は、コア構造が鋳造に耐えるために必要な強度を有することを保証しかつコア構造のアンジップを防止するために十分な量のコア材料をも保持しながら、翼11のための所要の冷却を提供するために冷却流体CFの効率的な利用を促進する。比較のために、図4は、トリプルインピンジメント冷却を備える、従来の半径方向外側の後縁冷却回路(図示せず)を規定するためのコア構造を示しており、この図では、図3に関して同じまたは対応する部材を示すために、頭に1を加えた同じ符号が用いられている。図4に示すように、半径方向外側の冷却回路セクション214は、従来の枠状チャネル要素232を有する。枠状チャネル要素232は、タイバーを使用し、コア構造の半径方向外縁224においてコア構造のより厚い軸方向で連続的な部分を有する。コア構造の下流部分213は、翼11の後縁13(図1参照)のために説明されたものと同じ形式で翼の後縁を成形してもよく、複数の後縁出口(図示せず)を成形するための複数の後縁出口形成エレメント258を有していてもよい。
The low flow framed
図4に示された従来の半径方向外側の冷却回路セクション214の半径方向外縁224におけるコア構造のより厚い部分は、鋳造プロセスに耐えかつコア構造のアンジップを防止するためにコア構造に必要なコア強度を提供する。図4に示された従来の枠状チャネル要素232から生じる従来の枠状チャネル(図示せず)は、リブ形成開口226の第1の縦列236aによって規定された、従来の後縁冷却回路への入口から、後縁出口形成開口258によって規定された後縁出口まで直接的に冷却流体のための連続的な低抵抗流路を提供する。図4に示された従来のトリプルインピンジメント構成の場合、連続的な低抵抗流路の存在はほぼ許容できる。しかしながら、冷却流体CFが曲がりくねった流路を辿ることを必要とする非常に効率的な多重インピンジメント冷却構成に関連して従来の枠状チャネルを使用することは、従来の枠状チャネルを通る許容できないほど大きな流量を生じる。なぜならば、より大きな割合の冷却流体流が、より低い抵抗の従来の枠状チャネルへ逸らされ、このより低い抵抗の従来の枠状チャネルを通じて非効率的に排出されるからである。
The thicker portion of the core structure at the radial
対照的に、本発明による低流量枠状チャネル要素134およびその結果生じる低流量枠状チャネル34,35は、コア構造のアンジップを防止するために十分なコア材料を依然として保持しながら、所要の冷却を提供するための冷却流体流量を減じる。図3に示すように、半径方向外側の冷却回路セクション114の構造は、1つおきの半径方向に整列した縦列、すなわち第2および第4の半径方向に整列した縦列136b,136dの近位部分が、各半径方向に整列した縦列136b,136dの半径方向で最も外側のリブ形成開口126が複数の切欠140を形成するように半径方向外縁124と連続的になるまで、半径方向外縁124に向かってシフトしている。図2A、図2Bおよび図3に示しかつ本明細書において説明されているように、軸方向に延びる列38,38’,138のリブ構造/リブ形成開口26,26’,126は半径方向に延在しており、これは、突出部/切欠40,40’,140の存在を補償すること、すなわち軸方向で重なり合いを生じることを助ける。本明細書に説明されているように、この半径方向延在および重なり合いは、冷却流体流量が十分に小さくなることを保証し、また、半径方向外側および半径方向内側の低流量枠状チャネル34,35を通過する冷却流体CFが効率的に使用されること、すなわち、半径方向外側および内側の低流量枠状チャネル34,35を通過する冷却流体CFが、半径方向外側および半径方向内側の冷却回路14,16の他の部分によって規定された曲がりくねった流路を通過する冷却流体CFと同じ、実質的に90度の転回を生じることを保証する。
In contrast, the low flow
十分に小さい冷却流体流量を生じかつ冷却流体CFの効率的な使用を促進することに加え、低流量チャネル要素134およびその結果生じる低流量枠状チャネル34,35は、特に半径方向外側の冷却回路セクション114の半径方向外縁124および半径方向内側の冷却回路セクション(図示せず)の半径方向内縁において、鋳造中の構造的安定性を保証するために十分なコア材料をも提供しなければならない。図2Aおよび図3を参照すると、これらの目的は、本発明では、各半径方向に整列した縦列36,136内のリブ構造/リブ形成開口26,126の間の半径方向間隔、すなわち軸方向に延びる通路/通路要素28,128の半径方向高さを変化させることによって達せられてもよい。
In addition to promoting efficient use of sufficiently produce less cooling fluid flow and the cooling fluid C F, the low
図3における半径方向外側の冷却回路セクション114を特に参照すると、半径方向外側の低流量枠状チャネル要素134内の第1の軸方向に延びる通路要素148a,148bは、半径方向高さH1を有し、第2の軸方向に延びる通路要素150は、半径方向高さH2を有する。本明細書では公称高さとも呼ばれる主要な半径方向高さHは、第3の軸方向に延びる通路要素152に関して示されている。公称または主要な半径方向高さHは、図2Aおよび図2Bに示された半径方向外側および半径方向内側の冷却回路14,16に存在する軸方向に延びる通路28を規定するために使用されてもよい軸方向に延びる通路要素128の最小高さとして規定されてもよい。第3の軸方向に延びる通路要素152の半径方向内側に配置されたその他の軸方向に延びる通路要素128もまた、主要な半径方向高さHを有していてもよい。本発明の特定の態様では、図3に示すようにH1はHよりも大きくてもよい。幾つかの態様では、H2はHより大きくてもよい。本発明の幾つかの態様では、H1はH2以上であってもよく、特定の態様では、H1>H2>Hであってもよい。別の態様では、H1はH2未満であってもよい。本発明の付加的な態様では、複数の半径方向に延びるチャネル要素130の軸方向幅Wは、実質的に均一であってもよい。
Referring particularly to radially outer
引き続き図3を参照すると、特定の例によれば、半径方向高さH1,H2およびHは、約3:2:1の互いに対する比を有していてもよい。ここで、H1は、主要な半径方向高さHの約3倍であり、H2は、主要な半径方向高さHの約2倍である。図3に示された第3の半径方向に整列した縦列136cなどの、切欠140と整列していない半径方向に延びる縦列136は、約3:2:1の比を有していてもよい。なぜならば、コアの最も厚い部分(H1または“3”)、すなわち第1の軸方向に延びる通路要素148aが、半径方向外側の冷却回路セクション114の半径方向外縁124と、第1の軸方向に整列した列138aのリブ形成開口126の近位部分142との間に形成されているからである。第3の半径方向に整列した縦列136cの第2の軸方向に延びる通路要素150は、コアのより厚くない部分(H2または“2”)を有するのに対し、第3の軸方向に延びる通路要素152は、主要な半径方向高さH(“1”)を有する。
Continuing with reference to FIG. 3, according to a particular example, the radial heights H 1 , H 2 and H may have a ratio of about 3: 2: 1 to each other. Here, H 1 is about three times the main radial height H, and H 2 is about twice the main radial height
特定の例を用いて続けると、第2の軸方向に整列した縦列136bなどの、切欠140と整列した半径方向に整列した縦列136は、約0:3:2:1の比を有していてもよいことが図3において分かる。なぜならば、切欠140は、切欠140から半径方向外側に配置されたコアの部分が存在しない(“0”)ように、半径方向外縁124から半径方向内方へ延びているからである。切欠140の遠位部分144aと、第1の軸方向に整列した横列138aのリブ形成開口126の近位部分142との間に規定された、第2の軸方向に整列した縦列136bの第1の軸方向に延びる通路要素148bは、コアの厚い部分(H1または“3”)を有するのに対し、第2の軸方向に延びる通路要素150は、コアのより厚くない部分(H2または“2”)を有し、第3の軸方向に延びる通路要素152は、主要な半径方向高さH(“1”)を有する。つまり、図3に見られるように、リブ形成開口126の隣接する半径方向に延びる縦列136は、本明細書に説明されているように、交互に約3:2:1および0:3:2:1の半径方向間隔パターンを有していてもよい。
Continuing with a particular example, the radially aligned
本発明の幾つかの態様では、切欠140の遠位部分と、第1の軸方向に整列した外側の列138aのリブ形成開口126の近位部分142との間の軸方向重なり合いの大きさは、H1の約25%以上であってもよい。本発明の別の態様では、各リブ形成開口126の近位部分142と、隣接する半径方向に整列した縦列136におけるリブ形成開口126の遠位部分144との間の軸方向重なり合いの大きさもまた、H1の約25%以上であってもよい。
In some aspects of the invention, the magnitude of the axial overlap between the distal portion of the
半径方向高さおよび軸方向幅に関するこれらの特徴は、図3に示すように半径方向外側の冷却回路セクション114に関して説明されているが、当業者は、これらの特徴が、本明細書に説明されているように半径方向内側の冷却回路セクションの構造にも同様に適用可能であることを理解するであろう。加えて、コア構造に関して詳細に説明されているが、当業者は、図1、図2Aおよび図2Bに示されかつ本明細書において説明されているように、半径方向高さおよび軸方向幅に関する本発明のこれらの特徴は、第1の軸方向に延びる通路48a,48b、第2の軸方向に延びる通路50および第3の軸方向に延びる通路52(図2bにおいて符号が付されていない)のそれぞれの対応する半径方向高さH1,H2およびHならびに翼11の半径方向外側および内側の冷却回路14,16の複数の半径方向に延びるチャネル30の対応する軸方向幅にも適用可能であることを理解するであろう。
These features with respect to radial height and axial width are described for the radial outer
本発明の特定の実施の形態が例示および説明されているが、発明の思想および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および改変をなし得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲内にある全てのこのような変更および改変を添付の請求項に包含することが意図されている。 Although certain embodiments of the invention have been exemplified and described, it will be apparent to those skilled in the art that various other modifications and modifications can be made without departing from the ideas and scope of the invention. Therefore, it is intended that all such modifications and modifications within the scope of the present invention are included in the appended claims.
Claims (10)
前記後縁セクション(13a)の少なくとも一部は、
複数の半径方向に延びるチャネル要素(130)と、軸方向に延びる通路要素(128)とによって規定された複数のリブ形成開口(126)であって、該リブ形成開口(126)は、半径方向に整列した縦列(136)に配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列(136)の前記リブ形成開口(126)は、軸方向に整列した横列(138)を形成している、複数のリブ形成開口(126)と、
前記後縁セクション(13a)の半径方向外縁(124)に隣接して配置された半径方向外側の低流量枠状チャネル要素(134)であって、前記半径方向外縁(124)から半径方向内方へ延びる複数の切欠(140)を有している、半径方向外側の低流量枠状チャネル要素(134)と、を備え、
第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138a)を有する前記リブ形成開口(126)は、前記切欠(140)の遠位部分(144a)が、前記第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138a)を有するリブ形成開口(126)と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在しており、
前記切欠(140)は、第2の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138b)の前記リブ形成開口(126)と半径方向で整列しており、
前記第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138a)は、前記半径方向外縁(124)の最も近くに配置されており、前記第2の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138b)は、前記半径方向外縁(124)に2番目に近く配置されており、
前記軸方向に延びる通路要素(128)は、前記半径方向外縁(124)の最も近くに配置された第1の軸方向に延びる通路要素(148a,148b)と、前記半径方向外縁(124)に2番目に近く配置された第2の軸方向に延びる通路要素(150)と、前記半径方向外縁(124)に3番目に近く配置された第3の軸方向に延びる通路要素(152)とを含み、
前記第1の軸方向に延びる通路要素(148a,148b)および前記第2の軸方向に延びる通路要素(150)のうちの少なくとも一方の半径方向高さH1,H2は、前記コア構造内の前記第3の軸方向に延びる通路要素(152)の半径方向高さHよりも大きく、
半径方向高さH1,H2およびHは、約3:2:1の互いに対する比を有し、H1は、Hの約3倍であり、H2は、Hの約2倍である、
ガスタービンエンジン翼(11)を鋳造するためのコア構造。 A core structure for casting a gas turbine engine blade (11), the core structure having a trailing edge section (13a) for molding the trailing edge (13) of the gas turbine engine blade (11). However, the axial direction is defined between the front edge (12) and the trailing edge (13) of the wing (11).
At least a part of the trailing edge section (13a)
A plurality of rib-forming openings (126) defined by a plurality of radial channel elements (130) and axially extending passage elements (128), the rib-forming openings (126) being radial. The rib-forming openings (126) of every other radially aligned column (136) are arranged in a vertically aligned column (136) to form an axially aligned row (138). , Multiple rib forming openings (126),
Radial outer low-flow frame-shaped channel element (134) arranged adjacent to the radial outer edge (124) of the trailing edge section (13a) and radially inward from the radial outer edge (124). With a low flow frame-like channel element (134) on the radial outer side, with a plurality of notches (140) extending to
The rib forming opening (126) having a radial outer row (138a) aligned in the first axial direction has a distal portion (144a) of the notch (140) aligned in the first axial direction. and to overlap in axial ribs formed opening having a radially outer row (138a) (126), extending radially,
The notch (140) is radially aligned with the rib forming opening (126) in the radial outer row (138b) aligned in the second axial direction.
The radial outer row (138a) aligned in the first axial direction is arranged closest to the radial outer edge (124), and the radial outer row (138a) aligned in the second axial direction. 138b) is located second closest to the radial outer edge (124).
The axially extending passage element (128) is attached to the first axially extending passage element (148a, 148b) arranged closest to the radial outer edge (124) and the radial outer edge (124). The second closest axially extending passage element (150) and the third closest axially arranged passage element (152) to the radial outer edge (124) are Including
It said first axially extending passage elements (148a, 148b) and the radial height H 1, H 2 of at least one of the second axially extending passage element (150), the core structure inside larger than half the radial height H of the third axially extending passage elements (152),
Radial height H 1, H 2 and H is about 3: 2: 1 have a ratio to one another, H 1 is about three times the H, H 2 is about twice that of H ,
Core structure for casting gas turbine engine blades (11).
前記第3の軸方向に整列した半径方向外側の横列(138c)は、前記半径方向外縁(124)に3番目に近く配置されている、請求項1記載のコア構造。 The rib forming opening (126) having a radial outer row (138c) aligned in the third axial direction is the rib forming opening having a radial outer row (138b) aligned in the second axial direction. (126) extends radially so as to axially overlap the rib forming opening (126) having the radial outer rows (138c) aligned in the third axial direction .
The core structure according to claim 1 , wherein the radial outer row (138c) aligned in the third axial direction is arranged third closest to the radial outer edge (124) .
前記リブ形成開口の第1の軸方向に整列した半径方向内側の横列は、前記切欠の遠位部分が、前記第1の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ形成開口と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在しており、
前記切欠は、前記リブ形成開口の第2の軸方向に整列した半径方向内側の横列の前記リブ形成開口と半径方向で整列しており、
前記リブ形成開口の第1の軸方向に整列した半径方向内側の前記横列は、前記半径方向内縁の最も近くに配置されており、前記リブ形成開口の第2の軸方向に整列した半径方向内側の前記横列は、前記半径方向内縁に2番目に近く配置されている、請求項1記載のコア構造。 The trailing edge section further comprises a radial inner low flow frame channel element located adjacent to the radial inner edge of the trailing edge section, and the radial inner low flow frame channel element is said to be said. It has multiple notches extending radially outward from the radial inner edge,
First radially inner rows aligned in the axial direction of the rib forming openings, the distal portion of the notches, the ribs forming an opening and a shaft having a first radially inner rows aligned in the axial direction of the It extends in the radial direction so that it overlaps in the direction.
The notch is radially aligned with the rib-forming opening in a radial inner row aligned in the second axial direction of the rib-forming opening .
The radial inner row of the ribbed openings aligned in the first axial direction is located closest to the radial inner edge and is radially inner aligned in the second axial direction of the ribbed openings. The core structure according to claim 1 , wherein the row of the above is arranged second closest to the inner edge in the radial direction .
前縁(12)と、後縁(13)と、正圧面と、負圧面(20)と、半径方向内側端部(15)と、先端部キャップ(24)を有する半径方向外側先端部(22)とを形成する外壁であって、前記前縁(12)と前記後縁(13)との間に軸方向が規定されている、外壁と、
前記後縁(13)に隣接して前記外壁の一部に形成され、前記外壁を冷却するための冷却流体を受け取る後縁冷却回路(14,16)と、を備え、該後縁冷却回路(14,16)は、
複数のリブ構造(26,26’)によって画成された、複数の軸方向に延びる通路(28,28’)および複数の半径方向に延びるチャネル(30,30’)であって、前記リブ構造(26,26’)は、半径方向に整列した縦列(36,36’)に配置されており、1つおきの半径方向に整列した縦列(36,36’)の前記リブ構造(26,26’)が、軸方向に整列した横列(38,38’)を形成している、複数の軸方向に延びる通路(28,28’)および複数の半径方向に延びるチャネル(30,30’)と、
前記先端部キャップ(24)に隣接して配置され、該先端部キャップ(24)から半径方向内方へ延びる複数の突出部(40)を有する、半径方向外側の低流量枠状チャネル(34)と、を有しており、
第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(38a)を有する前記リブ構造(26)は、前記突出部(40)の遠位部分(44a)が、前記第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(38a)を有する前記リブ構造(26)と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在しており、
前記突出部(40)は、第2の軸方向に整列した横列(38b)の前記リブ構造(26)と半径方向で整列しており、
前記第1の軸方向に整列した半径方向外側の横列(38a)は、前記先端部キャップ(24)の最も近くに配置されており、前記第2の軸方向に整列した半径方向外側の横列(38b)は、前記先端部キャップ(24)の2番目に近く配置されており、
前記軸方向に延びる通路(28,28’)は、前記先端部キャップ(24)の最も近くに配置された第1の軸方向に延びる通路要素(48a,48b)と、前記先端部キャップ(24)に2番目に近く配置された第2の軸方向に延びる通路要素(50)と、前記先端部キャップ(24)に3番目に近く配置された第3の軸方向に延びる通路要素(52)とを含み、
前記第1の軸方向に延びる通路要素(48a,48b)および前記第2の軸方向に延びる通路要素(50)のうちの少なくとも一方の半径方向高さH1,H2は、前記後縁冷却回路(14,16)内の、前記第3の軸方向に延びる通路要素(52)の半径方向高さHよりも大きく、
半径方向高さH1,H2およびHは、約3:2:1の互いに対する比を有し、H1は、Hの約3倍であり、H2は、Hの約2倍である、
ガスタービンエンジン内の翼(11)。 The blade (11) in the gas turbine engine
Radial outer tip (22) having a front edge (12), a trailing edge (13), a positive pressure surface, a negative pressure surface (20), a radial inner end (15), and a tip cap (24). ), Which is an outer wall whose axial direction is defined between the front edge (12) and the trailing edge (13).
A trailing edge cooling circuit (14, 16) formed on a part of the outer wall adjacent to the trailing edge (13) and receiving a cooling fluid for cooling the outer wall is provided. 14,16)
A plurality of axially extending passages (28,28') and a plurality of radial channels (30,30') defined by a plurality of rib structures (26,26'). (26, 26 ') are columns (36, 36 aligned in the radius direction' said rib structure is disposed), the tandem aligned with every other radial (36, 36 ') (26, A plurality of axially extending passages (28,28') and a plurality of radially extending channels (30,30'), in which 26') form an axially aligned row (38,38'). When,
Radially outer low flow frame-like channel (34) arranged adjacent to the tip cap (24) and having a plurality of protrusions (40) extending inward in the radial direction from the tip cap (24). And have
In the rib structure (26) having a radial outer row (38a) aligned in the first axial direction, the distal portion (44a) of the protrusion (40) is aligned in the first axial direction. wherein the to overlap in the axial direction rib structure (26) having a radially outer row (38a), extending radially,
The protrusion (40) is radially aligned with the rib structure (26) in a row (38b) aligned in the second axial direction.
The radial outer row (38a) aligned in the first axial direction is arranged closest to the tip cap (24), and the radial outer row (38a) aligned in the second axial direction. 38b) is arranged close to the second of the tip cap (24).
The axially extending passages (28, 28') include a first axially extending passage element (48a, 48b) arranged closest to the tip cap (24) and the tip cap (24). A second axially extending passage element (50) arranged second closest to) and a third axially extending passage element (52) third closest to the tip cap (24). Including and
Said first axially extending passage elements (48a, 48b) and the radial height H 1, H 2 of at least one of said second axially extending passage element (50), said trailing edge cooling circuit (14, 16) of greater than one-half the radial height H of the third axially extending passage element (52),
Radial height H 1, H 2 and H is about 3: 2: 1 have a ratio to one another, H 1 is about three times the H, H 2 is about twice that of H ,
Wings (11) in a gas turbine engine.
前記第3の軸方向に整列した前記横列(38c)は、前記先端部キャップ(24)の3番目に近く配置されている、請求項7記載の翼(11)。 The rib structure (26) having a radial outer row (38c) aligned in the third axial direction is a rib structure (26) having a radial outer row (38b) aligned in the second axial direction. Is extending in the radial direction so as to overlap in the axial direction with the rib structure (26) having the radial outer row (38c) aligned in the third axial direction .
The wing (11) according to claim 7, wherein the row (38c) aligned in the third axial direction is arranged closest to the third of the tip cap (24 ).
第1の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)は、前記突出部(40)の遠位部分(44a’)が、前記第1の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在しており、
第3の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)は、第2の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)が、前記第3の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)と軸方向で重なり合うように、半径方向に延在しており、
前記第1の軸方向に整列した半径方向内側の横列は、前記半径方向内縁の最も近くに配置されており、前記第2の軸方向に整列した半径方向内側の横列は、前記半径方向内縁の2番目に近く配置されており、前記第3の軸方向に整列した半径方向内側の横列は、前記半径方向内縁の3番目に近く配置されており、
前記突出部(40’)は、前記第2の軸方向に整列した半径方向内側の横列を有する前記リブ構造(26’)と半径方向で整列している、請求項7記載の翼(11)。 The trailing edge cooling circuit (14, 16) is arranged adjacent to the radial inner end (15) and has a plurality of protrusions (40') extending radially outward from the radial inner edge. Further has a low flow frame-like channel (35) on the inner radial side,
Radius the rib structure with a radially inner row aligned in a first axial direction (26 '), the distal portion of the protrusion (40) (44a') is aligned with said first axial It extends in the radial direction so as to overlap with the rib structure (26') having rows inside in the direction in the axial direction.
The rib structure (26') having a radial inner row aligned in a third axial direction is the rib structure (26') having a radial inner row aligned in a second axial direction. It extends in the radial direction so as to overlap with the rib structure (26') having the inner row in the radial direction aligned in the axial direction of 3.
The radial inner row aligned in the first axial direction is arranged closest to the radial inner edge, and the radial inner row aligned in the second axial direction is the radial inner edge. The second closest arrangement, the radial inner row aligned in the third axial direction, is the third closest arrangement to the radial inner edge.
The protrusion (40 '), the rib structure (26 having a radially inner row aligned with said second axial' are aligned with) a radially claim 7, wherein the blades (11) ..
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